专业仪器设备设计,3大类现代频谱分析仪设计

2020-06-12

频谱分析仪是一种较昂贵的测试测量设备。主要用于射频和微波信号的频域分析,包括测量信号的功率,频率,失真产物等等。更先进的频谱仪可以对射频和微波信号进行解调分析,也称为信号分析仪。

就具体信号分析手段而言,传统时域波形分析的确能够直观观察信号的幅度、频率、波形等响应变化,但局限于低频信号,高速信号下时域分析有着必然的缺憾。频谱分析是指将信号的频率、幅值等信息在频域中表示的一种分析方法,它对于任意信号进行傅里叶变换,进而将其分解为若干单一的谐波分量来研究,以获得信号的频率结构以及各谐波幅值和相位信息,这对于高频信号以及复杂信号分析意义十分重大。频谱分析仪设计,就具体的实现原理而言,主要存在三种思路


1、多通道并行滤波式


多通道并行滤波式方案的核心在于多个滤波器的制作,其思路主要是将全频段等分为若干个通带不重叠(或部分重叠)的带通滤波器,这些滤波器的过渡带带宽、甚至通带最大允许衰减等参数都几乎一致,仅仅是通带频率范围不一致。当信号并行送入每个滤波器之后,对于各个滤波输出进行能量检测,从而进一步确定各个频段的信号幅度,绘制出频谱图。

 

频谱仪设计

 

2、扫频外差分析式


扫频外差分析式的核心在于混频模块的设计,其思路主要是利用一个连续扫频的本地振荡器,产生的本振信号与被测信号混频,这样被测信号谐波分量总会有机会落入后续中频滤波器的通带中。 

 

3、直接FFT式


直接FFT式方案的核心在于高速FFT(FastFourierTransform)的计算,常规的单片机系统如ARM都无法完成,必须要依靠现场可编程门阵列(FPGA)等适合高速信号处理的开发系统,其思路主要是将信号进行波形调理后送入高速AD采样芯片,将采集得到的信号截取短时窗进行FFT计算,直接将计算结果输出为幅频特性图与相频特性图。显然,这种方案也有难点存在,那就是对于AD芯片的采样频率要求较高,但是如果有合适的AD芯片,那么这种数字型频谱仪与模拟型频谱仪相比,容错率将会更高,频率检测范围、频率分辨率等技术指标也会大大优化。下面看一下新丝路设计公司设计的这款SDS6000Pro频谱分析仪设计案例。

 

频谱仪工业设计-示波器设计

 

频谱仪外观设计

 

SDS6000Pro频谱分析仪体积小、重量轻且性价比极高的便携式频谱分析仪。全数字中频的实现保证了其卓越的性能和稳定的表现。独创宽屏的应用,新颖的外观为教育,研发,生产测试等行业提供了又一选择。

 

 

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